基于CT的椎骨組織分離與碰撞檢測技術研究與實現(xiàn).pdf

1、鑒于脊柱外科矯正手術具有較高的醫(yī)療風險，為了有效地防范或降低手術風險發(fā)生的幾率，利用計算機虛擬現(xiàn)實技術開展脊椎外科矯正的術前計劃、模擬、訓練等工作正在被提到當代計算機輔助醫(yī)學的議事日程之中。本文針對計算機虛擬脊椎矯正手術中的部分關鍵技術，重點開展了包括CT圖像預處理、三維體數(shù)據(jù)重構、椎骨分離以及椎骨間碰撞檢測等方面的研究。并在完成上述關鍵技術的研究基礎上實現(xiàn)了一個初級版本的計算機虛擬脊椎矯正平臺。本文研究的主要內容包括： 1．針

2、對椎骨CT圖像的特點從濾波、增強和二值化三個方面對圖像序列進行預處理。對傳統(tǒng)的中值濾波進行優(yōu)化，不僅有效的消除了噪聲，加強了圖像的邊緣信息，而且與傳統(tǒng)方法相比提高了運算效率。 2．對表面繪制和體繪制兩種繪制方法的常用算法進行研究與實現(xiàn)，從而為椎骨的分離和虛擬矯正過程提供精確的操作對象。 3．針對椎骨分離過程中遇到的問題，提出了一種椎骨自動識別分離算法。該算法以三維重構后的體數(shù)據(jù)為輸入對象，不需要人工的選取種子點便可以直接

3、從脊椎體數(shù)據(jù)中分離出具有相似灰度值的每塊椎骨模塊。 4．實現(xiàn)了碰撞檢測功能。分析當前已有的碰撞檢測技術，對多種碰撞檢測算法進行研究與對比，針對虛擬手術過程中椎骨具有剛性的特點，詳細介紹并實現(xiàn)了適合椎骨間碰撞檢測需求的OBB算法。 5．依據(jù)以上的研究，本文設計實現(xiàn)了計算機虛擬脊椎矯正手術操作平臺的初級版本“VRSpineRe1.0”。該系統(tǒng)主要具有CT圖像預處理、三維體數(shù)據(jù)重構、椎骨組織分離以及碰撞檢測等功能。 該